顱內結核的磁共振成像

賈文霄

新疆醫科大學第二附屬醫院，830063

近年來AIDS的流行導致結核病患者迅速增加以及耐藥性菌株產生，使結核病的流行成為全球嚴重的公共衛生問題。世界衛生組織(WHO)估算全球有20億人已受結核桿菌感染，結核病發病率每年平均增加0.4%。我國年結核分枝桿菌感染率為0.72%，西部地區活動性肺結核的患病率明顯高于全國平均水平，每年全國約有13萬人死于結核病[1]。隨著結核發病率的增高,顱內結核感染率有明顯的上升趨勢，而且隨著CT、MRI等成像技術的飛速發展，顱內結核的檢出率也有上升的趨勢。顱內結核并發癥嚴重，病死率高，其MRI表現具有一定的特征性，可為臨床早期診治提供可靠依據。本文將就顱內結核的臨床表現、基本病理變化及轉歸、MRI表現與相關病理以及MRI新技術對其研究的現狀作以簡要介紹。

1 臨床表現

顱內結核感染通常繼發于肺、骨及泌尿生殖系統結核，經血行播散種植于軟腦膜、蛛網膜及腦實質。主要有兩種類型，即結核性腦膜炎、結核瘤[2]。本病多數為慢性和亞急性起病,臨床表現多樣, 最常見的表現是結核中毒癥狀以及顱內壓增高現象，如：發熱、盜汗、頭痛、嘔吐、視乳頭水腫、煩躁不安、意識喪失、癲癇等；也可有局灶性中樞神經系統損害表現，如：肢體運動障礙、感覺障礙、共濟失調、肢體癱瘓等。腦膜刺激征陽性。腦脊液性質為漿液性改變，白細胞數增加，以單核細胞為主，蛋白質含量升高，葡萄糖、氯化鈉含量降低。

2 基本病理變化及轉歸

結核性炎癥與一般炎癥不同，在病理上表現為血管改變而致的炎性滲出，組織改變出現的增生、變質。這三種病理變化多同時存在，也可以某一種變化為主，而且可以相互轉化，主要取決于結核分枝桿菌的感染數量、毒力大小以及機體抵抗力和變態反應狀態。結核病的免疫是細胞免疫，表現為由T淋巴細胞引發的遲發型超敏(變態)反應。滲出為主的病變表現為局部中性粒細胞浸潤，繼之由巨噬細胞及淋巴細胞取代，主要出現在結核性炎癥初期階段或病變惡化復發時；增生為主的病變表現為典型的結核結節，直徑約為0.1 mm，數個融合后肉眼能見到，由淋巴細胞、上皮樣細胞、朗格漢斯巨細胞以及成纖維細胞組成，結核結節的中間可出現干酪樣壞死，增生為主的病變發生在機體抵抗力較強，病變恢復階段；干酪樣壞死為主的病變含脂質多，肉眼觀察為淡黃色，狀似奶酪，多發生在結核分枝桿菌毒力強、感染菌量多、機體超敏反應增強、抵抗力低下的情況。病變的轉歸是進展或被限制、吸收。

3 MRI表現與相關病理

3.1 結核性腦膜炎(tuberculous meningitis, TBM)

結核性腦膜炎常見于腦底部，是結核桿菌經血循環播散，侵入蛛網膜下腔引起腦膜結核性炎癥，病變除累及軟腦膜外，蛛網膜、腦實質、腦血管也常常受累。它在結核桿菌感染疾病中表現形式最嚴重，是死亡主要原因之一。Dastur[3]等的研究顯示：結核菌經血循環侵入顱內，首先沉積在腦底軟腦膜或室管膜上，通過免疫反應引起腦膜的水腫、滲出，這些膠樣的滲出物主要積聚在腦底池，如鞍上池、腳間池、側裂池，向下可以延續到橋腦池、延髓池內，向上可以波及大腦凸面的腦溝。MRI平掃可顯示因滲出物的堆積所致不對稱增寬的腦底池及側裂池，或可見腦底池、側裂池狹窄、閉塞，且信號增高；MRI增強掃描比平掃更敏感，可反映出腦膜水腫、滲出，主要表現為腦底池及外側裂池、縱裂池呈線狀、條帶狀或小結節狀強化，Gupta[4]等對26例TBM患者MRI增強掃描研究顯示100%的結腦患者有此征象，可以認為這是TBM較為特征性的影像表現，且是MRI診斷TBM的最重要的直接依據(圖1)。

圖1 結核性腦膜炎：鞍上池及環池右側變窄、閉塞，T1WI、T2WI、T2抑水呈等信號(1A、1B、1C)；增強掃描腦池呈片狀、線狀顯著強化(1D)

圖2 結核瘤(未成熟型)：右枕葉可見一等信號小結節灶，周圍水腫較重，呈不規則長T1、長T2信號(2A、2B)；增強掃描病灶呈顯著均勻強化，周圍水腫無強化(2C)

圖3 結核瘤(干酪性伴實性中心)：右側小腦結節灶，T1WI呈等信號(3A)；T2WI邊緣呈環形高信號，中心呈等信號(3B)；增強掃描病灶邊緣環形強化，中心無強化(3C)

圖4 結核瘤(干酪性伴液性中心)：左側顳葉結節灶，T1WI呈邊緣呈環形稍低信號，界限欠清楚，中心呈等低混雜信號(4A)；T2WI邊緣明顯低信號，中心呈等高混雜信號(4B)；T2抑水邊緣呈環形低信號，中心呈等低混雜信號，周圍水腫呈高信號(4C)；增強掃描病灶邊緣呈環形強化，中心無強化(4D)

圖5 腦膜結核瘤：左側顳部團塊狀等信號，與腦膜緊密相貼，周圍腦組織水腫明顯，呈不規則長T1、長T2信號(5A、5B)；增強掃描病灶呈顯著均勻強化，鄰近腦膜增厚，呈線形強化，周圍水腫無強化(5C)

圖6 粟粒性結核瘤：腦內多發邊緣環形稍長T2信號、中心低信號結節，周圍水腫明顯，呈不規則長T1、長T2信號(6A)；增強掃描呈病灶呈環形或結節狀強化(6B)

圖7 男性，17歲，多發結核瘤無周邊水腫。7A.FLAIR示右側小腦半球單發病灶，中心低信號，邊緣高信號；7B.MT T1WI可見另一個邊界清楚的高信號灶；7C.對比增強MT T1WI示三個邊緣強化的高信號灶(引自參考文獻[12])

MRI發現TBM的并發癥也較敏感。缺血性腦梗死是TBM的常見并發癥，是由于結核性滲出物影響流經的血管，以流經顱底的大腦中動脈和豆紋動脈最易受累，受累血管壁產生炎性滲出、纖維蛋白樣透明變性、反應性內皮細胞增生等，導致血管腔狹窄或閉塞所致。MRI表現為雙側基底節區、側腦室旁白質區或腦干多發小點片狀長T1長T2信號梗死灶，增強無強化。腦積水是由于腦脊液中存在炎癥性以及纖維蛋白性凝塊，影響腦池、腦溝內腦脊液循環且危及第4腦室正中孔與外側孔的通暢；若脈絡叢受累，分泌腦脊液過多，在阻塞性腦積水基礎上又造成交通性腦積水。MRI表現為幕上腦室系統擴張積液，以側腦室明顯，T1WI及T2WI像上均可見增厚的腦室壁，呈等信號；擴張的側腦室內壓力增高，腦脊液經室管膜遷移到腦室周圍白質導致間質性水腫，表現為腦室周圍邊緣光整的高信號帶。神經損害是結核性滲出物包裹神經所致。王麗娟[5]等分析19例TBM患者MRI表現，發現其中1例有視神經受累，MRI表現為視交叉增粗，增強掃描示異常強化。任何部位的滲出物都可以在腦膜上形成結核瘤，晚期可以引起腦膜的增生和鈣化，導致頑固性腦積水等并發癥。

3.2 結核瘤(brain tuberculoma, BT)

結核瘤由局限性結核性腦炎演變而成，是結核桿菌在腦實質內所形成的慢性肉芽腫。結核瘤由許多結核結節組成，直徑數毫米至3～4 cm大小，單發或多發，好發于大腦半球和小腦的皮質下或皮質下區，也可見于硬膜外、硬膜下和蛛網膜下腔的任何地方。結核瘤可發生于任何年齡，在發展中國家兒童和年輕人易受累及，而在發達國家則更常見于老年人[6]。兒童結核瘤多見于幕下，常合并結核性腦膜炎，成人結核瘤常見于幕上大腦半球。

圖8 女性，31歲，多發結核瘤并灶周水腫，MT T1WI顯示病灶邊緣較好。8A.FLAIR示雙側大腦半球和丘腦多發邊界不清低信號灶并灶周水腫；8B.MT T1WI示所有病灶邊緣明顯高信號；8C.對比增強MT T1WI示所有病灶邊緣強化(引自參考文獻[12])

圖9 T2(9A)、T1(9B)和MT T1WI(9C)顯示在右側小腦半球巨大的邊界清楚的團塊。9A.T2WI以低信號為主，伴占位效應及灶周水腫；9B.T1WI腫塊呈稍低信號伴周圍不完全稍高信號；9C.MT T1WI示病灶中心低信號伴不規則高信號區，邊緣呈高信號，這種邊緣高信號在T1WI上未顯示；9D.對比增強MT T1WI示病灶邊緣強化；9E.在體MR質子波譜使用20ms回波時間的STEAM序列，團塊的低信號區(在9A內放置2 cm3感興趣區)在0.9 ppm (1)、1.3 ppm (2)處有巨大的脂質峰，同時可見2.0ppm (3) 和2.8 ppm (4)處小而寬的脂質峰，SE序列上顯示1和2共振峰，而3和4共振峰的信號明顯下降至完全消失；9F.135 ms回波時間證實這些都是脂質峰；9G.病灶的組織病理學示大面積的干酪樣壞死及邊緣肉芽組織(引自參考文獻[16])

圖10 女性，24歲，小腦蚓部結核瘤，有頭痛和步態不穩史，10A.T2WI小腦層面示蚓部邊界不清的混雜信號團塊伴灶周水腫，團塊與水腫界限不清；10B.T1WI示低信號區周圍有小片狀的稍高信號區；10C.MT T1WI示邊界清楚的分葉狀邊緣高信號團塊，病灶中心可見雜亂的小的低信號區，高信號區代表病灶組成中的巨細胞，邊緣高信號區的MTR是16-18%，中心低信號區MTR是23%～25%，代表結核瘤；10D.對比增強研究示病灶強化；10E.團塊的在體質子MR波譜20ms STEAM序列示0.9 ppm (1)、 1.3 ppm (2)、2.0ppm (3)、 2.8 ppm (4)處大的脂質峰以及3.22 ppm處的膽堿峰、3.0ppm處的肌酸峰；10F.回波時間為135 ms的SE序列，膽堿和肌酸峰清晰可見且信號無明顯下降；(10F)相對(10E)，脂質峰信號明顯下降；10G.組織病理學示有寬的肉芽腫浸潤帶、散在的淋巴細胞浸潤以及中心的干酪樣壞死(箭頭)(引自參考文獻[16])

結核瘤的信號特點取決于病灶是否干酪化及干酪化中心是實性還是液性。孟亞豐[7]等將腦實質結核結節分為未成熟型、成熟型和特殊類型三類。(1)未成熟型：是結核結節的初期表現，為增生性改變，系局限性結核性腦炎轉化而成，以炎性滲出為主，病灶內有豐富的炎性細胞而膠原纖維含量較少，MRI表現為T1WI等或低信號，T2WI高信號，結核瘤周圍水腫較重，增強后病灶呈均勻結節狀顯著強化(圖2)。(2)成熟型：包括干酪性伴實性中心結核瘤和干酪性伴液性中心結核瘤。當增生性結核結節不能被控制而機體的變態反應較強時，結節中心出現類脂質樣干酪物質，MRI表現為T1WI低或等信號，T2WI低信號，增強掃描不強化(圖3)；當干酪性物質中央出現不同程度的液化壞死后，T1WI呈低信號，T2WI呈高信號，增強掃描不強化(圖4)。干酪樣物質外周為炎性肉芽組織，T1WI為低信號，T2WI為高信號，增強掃描呈顯著的環形強化，環壁厚薄欠均勻。結核結節外圍被膜主要以纖維組織為主，間或有鈣化，構成病灶最外層，T1WI、T2WI均為低信號，增強掃描無強化。T2WI信號的變化取決于纖維組織、神經膠質、脂質及巨噬細胞成分的多少。長T2信號明顯，其炎性細胞浸潤重而纖維組織及神經膠質增生輕，巨噬細胞少，脂質含量低；T2信號略低或等信號，反映神經膠質及纖維組織增生明顯，巨噬細胞含量高，干酪壞死物以凝固改變為主[8]。增強后結核結節呈環形或結節性強化，也取決于中心干酪物質的多少。強化的環壁多為1～5 mm，往往與炎性肉芽組織和纖維層的厚度即高、低信號環的總厚度相一致，因為在肉芽組織中有較多的新生毛細血管[9]。陳舊期病灶中央可有鈣化，表現為低信號。結核瘤周邊幾乎總存在不同程度的水腫，在病變的不同時期有一定的變化。早期活動性結核感染期水腫明顯，可有不同程度的占位效應，當結核瘤成熟時水腫程度減輕，水腫越明顯表明病變越具活動性[10]。環壁與環內物質T2WI信號的高低和病灶周圍腦實質水腫的程度反映出結核瘤炎性反應的程度和病史的長短。(3)特殊類型：包括腦膜結核瘤和粟粒性結核瘤。前者少見，通常繼發于結核性腦膜炎，病灶鄰近硬腦膜表面、呈凸透鏡狀或斑塊狀，T1WI為稍低信號，T2WI呈稍高信號，增強后病變明顯強化(圖5)。后者多伴肺結核或其他部位原發結核，可與結核性腦膜炎并存，彭如臣[11]等報道，腦內粟粒性結核病灶直徑多≤3 mm，MRI平掃價值有限，病灶多為等T1、等T2信號，不能被顯示；少數病灶在T2WI上為高信號或病灶周圍有水腫時而被發現，增強掃描可清楚顯示早期顱內結核病灶，病灶呈多發的小灶性強化(圖6)。

4 MRI新技術的運用

盡管顱內結核MRI有一定的特征性表現，但一些常見顱內感染或腫瘤的MRI表現與其相似。因此，僅僅依靠常規MRI檢查方法對這些疾病進行鑒別常較困難。近年來國內外學者已將MRI一些新技術運用于顱內結核的研究，并取得了一定經驗。

4.1 磁化轉移技術(magnetization transfer, MT)

磁化轉移技術通過物理方法增加圖像對比度或制造一種新的對比，這種對比被稱為磁化轉移對比(magnetization transfer contrast, MTC)。在某些疾病的早期，一些病變中自由水含量變化不大，因此在常規T1WI和T2WI上常無明顯的信號異常，但如果病變組織與正常組織間的蛋白和結合水含量出現差別，利用MT技術則有可能發現病變。Saxena[12]等比較MT T1WI和FLAIR對腦結核瘤數量和能見度的顯示差別，發現MT T1WI上病變的檢出數和清晰度均高于FLAIR(圖7、8)。通過磁化轉移技術還可以間接地乃至半定量地反映組織中大分子蛋白質含量的變化，常用的指標就是磁化轉移率(magnetization transfer ratio, MTR)。Gupta[13]等認為增強MT檢查能提高病變的檢出率，且能更好地評估中樞神經系統結核的疾病負荷，MTR的使用使結核和其他具有相似MRI表現的感染性病變的鑒別成為可能。Pui[14]等利用MT技術研究發現，結核瘤中心未強化部分的MTR明顯高于高級別神經膠質瘤相應的部分；高于低級別膠質瘤的囊變部分和膿腫，但差異不顯著；而膿腫和腫瘤之間的MTR差異無顯著性。

4.2 磁共振波譜(magnetic resonance spectroscopy, MRS)

磁共振波譜是目前唯一可測定活體器官和組織的代謝、生化、化合物定量分析的無創性技術。有研究顯示[15]環形強化的顱內結核瘤的MRS可與化膿性膿腫相區別。Gupta[16]等研究33例顱內結核瘤患者的在體質子MRS，其中26例T2WI呈低信號結核瘤只在0.9 ppm、1.3 ppm、2.0ppm和2.8 ppm處有脂質峰；7例T2WI呈混雜信號的結核瘤除顯示上述脂質峰同時，還顯示了3.22 ppm處的膽堿峰以及3.0ppm處的肌酸峰，這導致它的波譜與腫瘤性病變相似(圖9、10)。彭娟[17]等發現腦結核瘤Cho/Cr、Cho/NAA、Cho/Cr-n值較高級別膠質瘤和腦轉移瘤降低，作者認為結合常規MRI和1H-MRS能幫助鑒別腦結核瘤與高級別膠質瘤和腦轉移瘤。

圖11 男性，22歲，臨床表現為顱內壓升高和小腦體征，有低信號的結核瘤。11A.T2WI示左側小腦低信號團塊伴灶周水腫；11B.MTT1WI示團塊呈等信號伴邊緣高信號；11C.DWI示中心低信號，周圍等信號；11d.ADC圖示中心ADC值1.26×10-3 mm2/s,邊緣ADC值 1.10×10-3 mm2/s。組織病理學證實它為中心干酪樣壞死的結核瘤

圖12 男性，27歲，臨床表現為頭痛和發熱。12A.T2WI示左顳葉一稍高信號信號團塊及灶周水腫；12B.MT T1WI示病灶中心低信號，邊緣高信號；12C.DWI示病灶中心擴散受限；12D.ADC圖示病灶中心呈低的ADC，于病灶中心和邊緣取多個感興趣區，病灶中心平均ADC值是0.65×10-3 mm2/s，邊緣平均ADC值是0.98×10-3 mm2/s。針吸細胞學示病灶內大量淋巴細胞，抗酸染色偶見抗酸桿菌(圖11和圖12均引自參考文獻[19])

圖13 女性，36歲，臨床表現為頭痛和發熱。13A.T2WI示左頂葉邊界清楚的高信號團塊伴外圍環狀低信號及灶周水腫；13B.T2WI上環狀低信號于MT T1WI呈高信號；13C.DWI示病灶中心擴散受限；13D.ADC圖示病灶中心呈低的ADC。膿液抽吸結核桿菌培養陽性(引自參考文獻[19])

圖14 男性，26歲，有頭痛發作史。14A.T2WI示側腦室體部層面兩側大腦半球及基底節區多發小的高信號病灶，且病灶周圍可見不同程度的水腫；14B.MT T1WI病灶呈低信號；14C.DWI示病灶無擴散受限；14D.ADC圖示病灶中心呈高的ADC；增強后示病灶邊緣強化。診斷依據為一些病灶中有頭節存在且腦脊液中腦囊蟲ELISA抗原陽性(引自參考文獻[19])

4.3 擴散加權成像(diffusion weighted imaging, DWI)

DWI是目前唯一能檢測活體組織內水分子擴散運動的無創性方法，它對人體的研究深入到更微觀的水平，可反映人體的空間組成信息及病理生理狀態下各組織成分間水分子交換的功能狀態。Kaminogo[18]等研究兩例環形強化顱內結核瘤患者的DWI顯示病變中心的高信號，而惡性神經膠質瘤和腦轉移瘤沒有此特征。Gupta等[19]認為在常規成像序列外加掃DWI序列有助于鑒別結核病與囊尾蚴肉芽腫，活動期和蛻變死亡期囊尾蚴病變中心的表觀擴散系數(ADC)明顯高于結核瘤和結核膿腫，而結核膿腫和中心高信號結核瘤的ADC值無顯著差異(圖11～14)。彭娟[20]等研究了DWI在腦結核瘤、高級星形細胞瘤和腦轉移瘤鑒別診斷中的價值。作者發現3種疾病瘤體、瘤周圍水腫帶的平均表觀擴散系數(ADC值)和病灶與對側相應部位正常腦白質區ADC值的比值(rADC值)之間差異均有統計學意義。認為結合常規MRI和DWI檢測方法，根據病灶瘤體和瘤周水腫帶的ADC和rADC值可幫助鑒別腦結核瘤、腦高級星形細胞瘤和腦轉移瘤。Vasudev[21]等分別從病變中心、邊緣、病變周圍水腫測量33例顱內結核瘤患者(組織學上證實22例)的T2弛豫時間，MTR和ADC值，并與對側正常白質相比較。發現T2弛豫時間和MTR之間以及MTR和ADC值之間呈顯著的負相關；T2弛豫時間和ADC值之間呈顯著的正相關。認為顱內結核瘤以相對短的T2弛豫時間為特征(對比正?；屹|)，MTR降低，并且大多數沒有彌散受限，這些定量參數的聯合運用能夠幫助結核瘤診斷。

4.4 MR灌注加權成像(perfusion weighted imaging, PWI)

圖15 15A.T2WI示右額葉不規則病灶主要呈低信號伴周圍水腫；15B.T1WI病灶邊緣呈稍高信號，中心呈高低混雜信號；15C.MT T1WI示病灶邊緣和中心增加的高信號(箭頭)；15D.增強后T1WI示病灶邊緣強化。CBV(15E)、rCBV (15F) 和CBF (15G)圖示在結核瘤強化部分rCBV和rCBF增加(引自參考文獻[22])

PWI是近年來發展起來的無創地評價組織血流灌注狀態的新技術。PWI獲得的血流動力學參數：腦血容量(CBV)和腦血流量(CBF)以及生理學參數轉移系數(Krans)和漏出量(Ve) ，已經被用于證實膠質瘤和結核瘤的血管再生。CBV用于提供組織血管活動的病理信息，而Ktrans和Ve 提供有關血腦屏障完整性和組織間隙變化的信息。Gupta[22]等認為相對腦血容量(rCBV)可以反映腦結核瘤的血管再生，對結核病療效的監測有意義(圖15)。Haris[23]等利用PWI參數評價腦結核瘤的治療效果。研究表明rCBV與細胞容積明顯相關，而Ktrans和Ve及水腫體積明顯相關，作者認為腦結核瘤患者Ktrans和水腫體積的變化與4個月時的治療療效有關，即使那時病灶體積增加。近年來有研究發現[24]，基質金屬蛋白酶-9(MMP-9)的表達與結核病組織破壞及病灶播散密切相關，結核分枝桿菌菌體及其某些細胞成分能導致MMP-9過度表達。Haris[25]等研究13位腦結核瘤患者灌注成像參數CBV、Ktrans和Ve與MMP-9之間的相關性，認為MMP-9的表達是血腦屏障破壞和腦結核瘤的活動性的標志，Ktrans與之變化相符，有望成為它的替代標志。

5 展望

顱內結核并發癥嚴重，致殘率及致死率高，早期明確診斷具有重要的臨床意義。MRI具有軟組織分辨率高、立體多角度成像、無骨偽影等優點，能顯示較早期或較小的病變，且能真實地反映病變的形態、大小及不同組織成分，增強掃描能更清楚地顯示病灶細節及病理基礎，因此在判斷顱內結核的類型、病變部位、范圍及其病理改變等方面較其他成像方法更優越，MRI已成為顱內結核常規及首選的影像學檢查方法。MRI成像新技術如：MT、MRS、DWI以及PWI等的聯合運用，將為顱內結核與其他感染和腫瘤等疾病的鑒別診斷提供無創、便捷的方法，并有助于指導臨床治療和療效監測。面對結核病的危害，影像科醫生和有關研究人員工作在結核病防治和研究的第一線，應從結核病的診斷著手，努力專研，及時總結，把最新的科研成果應用到防治和臨床實踐中，早期診斷、積極治愈病人。

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